C++详细讲解IO流原理
作者：雪芙花
1. C语言的输入与输出
C语言中我们用到的最频繁的输入输出方式就是scanf ()与printf()。 scanf(): 从标准输入设备(键盘)读取数
据，并将值存放在变量中。printf(): 将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)。注意宽度输出和精度 输出控制。C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出。如下图所示：
对输入输出缓冲区的理解：
1 .可以屏蔽掉低级I/O的实现，低级I/O的实现依赖操作系统本身内核的实现，所以如果能够屏蔽这部分的差
异，可以很容易写出可移植的程序。
2.可以使用这部分的内容实现“行”读取的行为，对于计算机而言是没有“行”这个概念，有了这部分，就可以
定义“行”的概念，然后解析缓冲区的内容，返回一个“行”。
简而言之：
scanf():
从标准输入设备(键盘)读取数据，并将值存放在变量中
printf():
将指定的文字/字符串输出到标准输出设备(屏幕)（注意宽度输出和精度输出控制）
C语言借助了相应的缓冲区来进行输入与输出
2. 流是什么
概念：
- “流”即是流动的意思，是物质从一处向另一处流动的过程，是对一种有序连续且具有方向性的数据（其单位可以是bit,byte,packet ）的抽象描述
- C++流是指信息从外部输入设备（如键盘）向计算机内部（如内存）输入和从内存向外部输出设备（显示器）输出的过程，这种输入输出的过程被形象的比喻为“流”
特性：
有序连续**、**具有方向性
注：为了实现这种流动，C++定义了I/O标准类库，这些每个类都称为流/流类，用以完成某方面的功能
3. C++IO流
C++系统实现了一个庞大的类库，其中ios为基类，其他类都是直接或间接派生自ios类
C++标准库提供了4个全局流对象cin、cout、cerr、clog，使用cout进行标准输出，即数据从内存流向控制
台(显示器)。使用cin进行标准输入即数据通过键盘输入到程序中，同时C++标准库还提供了cerr用来进行标 准错误的输出，以及clog进行日志的输出，从上图可以看出，cout、cerr、clog是ostream类的三个不同的 对象，因此这三个对象现在基本没有区别，只是应用场景不同。
在使用时候必须要包含文件并引入std标准命名空间。
注意：
- cin为缓冲流。键盘输入的数据保存在缓冲区中，当要提取时，是从缓冲区中拿。如果一次输入过多，会留在那儿慢慢用，如果输入错了，必须在回车之前修改，如果回车键按下就无法挽回了。只有把输入缓冲区中的数据取完后，才要求输入新的数据。
- 输入的数据类型必须与要提取的数据类型一致，否则出错。出错只是在流的状态字state中对应位置位（置1），程序继续。
- 空格和回车都可以作为数据之间的分格符，所以多个数据可以在一行输入，也可以分行输入。但如果是字符型和字符串，则空格（ASCII码为32）无法用cin输入，字符串中也不能有空格。回车符也无法读入。
- cin和cout可以直接输入和输出内置类型数据，原因：标准库已经将所有内置类型的输入和输出全部重
载了:
- 对于自定义类型，如果要支持cin和cout的标准输入输出，需要对<<和>>进行重载。
- 在线OJ中的输入和输出：对于IO类型的算法，一般都需要循环输入：
// 单个元素循环输入
while(cin>>a)
{
// ...
}
// 多个元素循环输入
while(c>>a>>b>>c)
{
// ...
}
// 整行接收
while(cin>>str)
{
// ...
}
输出：严格按照题目的要求进行，多一个少一个空格都不行
C++文件IO流
C++根据文件内容的数据格式分为二进制文件和文本文件
采用文件流对象操作文件的一般步骤：
定义一个文件流对象
- ifstream ifile(只输入用)
- ofstream ofile(只输出用)
- fstream iofile(既输入又输出用)
使用文件流对象的成员函数打开一个磁盘文件，使得文件流对象和磁盘文件之间建立联系
使用提取和插入运算符对文件进行读写操作，或使用成员函数进行读写
关闭文件
#include<iostream>
#include <fstream>
using namespace std;
// 使用文件IO流用文本及二进制方式演示读写配置文件
struct ServerInfo
{
char _ip[32]; // ip
int _port; // 端口
};
struct ConfigManager
{
public:
ConfigManager(const char* configfile = "cfserver.config")
:_configfile(configfile)
{}
void WriteBin(const ServerInfo& info)
{
// 这里注意使用二进制方式打开写
ofstream ofs(_configfile, ifstream::out | ifstream::binary);
ofs.write((const char*)&info, sizeof(ServerInfo));
ofs.close();
}
void ReadBin(ServerInfo& info)
{
// 这里注意使用二进制方式打开读
ifstream ifs(_configfile, ifstream::in | ifstream::binary);
ifs.read((char*)&info, sizeof(ServerInfo));
ifs.close();
}
void WriteText(const ServerInfo& info)
{
// 这里会发现IO流写整形比C语言那套就简单多了，
// C 语言得先把整形itoa再写
ofstream ofs(_configfile);
ofs << info._ip << endl;
ofs << info._port << endl;
ofs.close();
}
void ReadText(ServerInfo& info)
{
// 这里会发现IO流读整形比C语言那套就简单多了，
// C 语言得先读字符串，再atoi
ifstream ifs(_configfile);
ifs >> info._ip;
ifs >> info._port;
ifs.close();
}
private:
string _configfile; // 配置文件
};
int main()
{
ConfigManager cfgMgr;
ServerInfo wtinfo;
ServerInfo rdinfo;
strcpy(wtinfo._ip, "127.0.0.1");
wtinfo._port = 80;
// 二进制读写
cfgMgr.WriteBin(wtinfo);
cfgMgr.ReadBin(rdinfo);
cout << rdinfo._ip << endl;
cout << rdinfo._port << endl;
// 文本读写
cfgMgr.WriteText(wtinfo);
cfgMgr.ReadText(rdinfo);
cout << rdinfo._ip << endl;
cout << rdinfo._port << endl;
return 0;
}注：相比于C语言方便很多，不用控制格式
4. stringstream的简单介绍
在程序中如果想要使用stringstream，必须要包含头文件。在该头文件下，标准库三个类：istringstre、ostringstream 和 stringstream，分别用来进行流的输入、输出和输入输出操作，本文主要介绍 stringstream。
stringstream主要可以用来：
- 将数值类型数据格式化为字符串
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
// stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit
// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换
// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉
// s.str("");
// 将stringstream底层管理string对象设置成"",
// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型
cout << sValue << endl;
return 0;
}
- 字符串拼接
#include<sstream>
int main()
{
int a = 12345678;
string sa;
// 将一个整形变量转化为字符串，存储到string类对象中
stringstream s;
s << a;
s >> sa;
// clear()
// 注意多次转换时，必须使用clear将上次转换状态清空掉
// stringstreams在转换结尾时(即最后一个转换后),会将其内部状态设置为badbit
// 因此下一次转换是必须调用clear()将状态重置为goodbit才可以转换
// 但是clear()不会将stringstreams底层字符串清空掉
// s.str("");
// 将stringstream底层管理string对象设置成"",
// 否则多次转换时，会将结果全部累积在底层string对象中
s.str("");
s.clear(); // 清空s, 不清空会转化失败
double d = 12.34;
s << d;
s >> sa;
string sValue;
sValue = s.str(); // str()方法：返回stringsteam中管理的string类型
cout << sValue << endl;
return 0;
}注意：
- stringstream实际是在其底层维护了一个string类型的对象用来保存结果。
- 多次数据类型转化时，一定要用clear()来清空，才能正确转化，但clear()不会将stringstream底层的 string对象清空。
- 可以使用s. str(“”)方法将底层string对象设置为""空字符串。
- 可以使用s.str()将让stringstream返回其底层的string对象。
- stringstream使用string类对象代替字符数组，可以避免缓冲区溢出的危险，而且其会对参数类型进 行推演，不需要格式化控制，也不会出现格式化失败的风险，因此使用更方便，更安全。
到此这篇关于C++详细讲解IO流原理的文章就介绍到这了,更多相关C++ IO流内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！